动物病毒学各论 双链DNA病毒 DNA病毒 单链DNA病毒 正链RNA病毒 遗传物质 RNA病毒 负链RNA病毒 朊病毒 反转录病毒
第九章 双链DNA病毒 疱疹病毒科(Herpesviridae) 痘病毒科(Poxviridae) 腺病毒科(Adenoviridae) 单纯疱疹病毒-1型(HSV-1), HSV-2 Epstein Barr virus (EBV) 巨细胞病毒(Cytomegalovirus, CMV) 水痘-带状疱疹病毒 痘病毒科(Poxviridae) 腺病毒科(Adenoviridae)
疱疹病毒 是一类中等大小、结构相似、有包膜的DNA病毒。现已发现114种,分4个亚科: 甲亚科:单疱疹病毒属;水痘病毒属;类鸡马立克病病毒属及类传染性喉气管炎病毒属。 乙亚科:多为巨细胞病毒。 丙亚科:隐伏病毒属(EB病毒);猴病毒属 未定亚科
疱疹病毒的共同特征 病毒颗粒呈球形,150~200nm。核衣壳约100nm, 20面体立体对称,有包膜。 双链线形DNA 除EB病毒及HHV-6、HHV-7和HHV8外,均能在二倍体细胞内复制,产生明显CPE,并有核内嗜酸性包涵体,形成多核巨细胞。 病毒可通过细胞间桥直接扩散,导致病变的发展。感染细胞与邻近未感染的细胞融合,形成多核巨细胞。
疱疹病毒感染宿主细胞后,可引起多种感染类型 显性感染:病毒大量增殖,并使细胞破坏,出现临床症状; 潜伏感染:病毒不增殖,也不破坏细胞,病毒与宿主细胞处于暂时平衡状态,病毒基因组的表达受到抑制。一旦病毒被激活,可转为显性感染; 整合感染:病毒基因组的一部分可整合于宿主细胞的DNA中,导致细胞转化。这种作用与某些疱疹病毒的致癌机理有密切关系; 垂直感染:先天性感染病毒经胎盘感染胎儿,可引起先天畸形。
疱疹病毒的病毒粒子组成与结构 囊膜蛋白 间质蛋白 衣壳蛋白 核心基因(genome DNA)
微生物学检查 病毒的分离与鉴定 分离HSV较易成功。 采取水疱液、唾液、角膜拭子或刮取物、拭子等接种于兔肾或其他动物胚肾等易感细胞进行培养。一般2~3d即出现CPE,特点是细胞肿胀、变圆、相互融合等,据此可初步判定。 再用中和试验、单克隆抗体间接免疫荧光染色法以及DNA酶切分析等方法进行鉴定或分析。
© Bistol Biomedical Image Archive. HSV-1组织学染色(多核细胞) © Bistol Biomedical Image Archive.
伪狂犬病毒 伪狂犬病毒(PRV)又称为奥耶斯基氏病(Aujeszky )病毒,猪疱疹病毒I型,是属于α疱疹病毒亚科的水痘带状疱疹病毒; 属于双链DNA病毒,病毒粒子直径为200-250 nm,主要由衣壳、间质和囊膜三部分组成,在感染的过程中都具有潜伏期; 猪是该病毒的原始宿主,并作为贮存宿主,可感染其他动物,如马、牛、羊、犬、猫及多种野生动物,但不感染人类。
生物学性状 病毒多肽: PRV有12种膜糖蛋白,其中: gpG:型特异性抗原,为HSV-1所特有。可以区别HSV-1和HSV-2。 120kbp~225kbp 病毒多肽: PRV有12种膜糖蛋白,其中: gpG:型特异性抗原,为HSV-1所特有。可以区别HSV-1和HSV-2。 gpD:引发中和抗体的能力最强,因此是研制亚单位疫苗的最佳选择。 gE是Fc受体,能与IgG的Fc段结合。 gB和gD:与特异性细胞受体相互作用的病毒配体分子,与病毒的吸附有关。 gH和gL形成复合物,与病毒入侵细胞有关 gB、gD、gH、gL是病毒体外复制和感染所必需的糖蛋白;gC、gE、gG、gI和gM是病毒复制非必需糖蛋白。
PRV引起的伪狂犬病 疾病特征:成年或育肥猪多为隐性感染,主要表现为呼吸系统症状;怀孕母猪感染可导致50%的流产、死胎、或木乃伊胎;仔猪表现为发热及神经症状,无母源抗体或抗体水平低下的新生仔猪死亡率可达100%。 病毒培养主要用肾传代细胞;也可接种实验动物(主要接种兔)。
PRV的复制 病毒基因组DNA进入宿主细胞核中,线性的病毒基因组DNA通过自由末端的平端连接形成一种环状结构; 产生一种较长的线性的多个基因连接的复制中间产物,作为衣壳化的底物。
9.2 痘病毒科(Poxviruses) 目前最大,最复杂的病毒 该病毒的命名来源于人得天花后起的痘疮 正痘病毒属:天花病毒,痘苗病毒,牛痘病毒 禽痘病毒属;副痘病毒属;
痘病毒的主要特征 双股线性DNA; 脂和蛋白质构成病毒的外膜并包裹核心,核心呈哑铃形, 两个侧体; 整个复制过程都发生在胞浆中; 核心由高度浓缩的核蛋白组成。 抗原性很复杂:特异性和交叉免疫原性;因而可以用一种病毒免疫保护另一种病毒 病毒粒子中有至少10种酶:核苷酸新陈代谢和基因复制
(二) 形态结构 复杂形状颗粒 砖形或卵形 痘病毒科痘苗病毒
痘苗病毒(Vaccinia virus) 最大的动物病毒 分布广泛,感染宿主谱宽, 普遍用作痘病毒的模型,同时广泛用作疫苗预防天花。 广泛作为基因工程疫苗载体:痘苗病毒感染率及外源基因表达水平高,又为裂解性病毒;载体本身具有免疫佐剂效应,能刺激T淋巴细胞反应以及细胞因子的产生。
Maturation/golgi wrapping (四) 复制周期(Life cycle) 吸附 受体不完全清楚 – may be >1 侵入– complex >1 mechanism, 病毒与细胞质膜直接融合(IMVs) (细胞)内吞作用(EEVs) 脱壳 病毒进入时除去外膜 细胞质中进一步地脱壳 病毒核心进入细胞质 EEV IEV uncoating Genome replication concatemers Intermediate transcription early transcription Late transcription assembly Maturation/golgi wrapping release
腺病毒科 无囊膜,核衣壳为20面体对称结构,直径80-100nm; 单分子线状双股DNA, 大小36-44kb; 多数腺病毒凝集红细胞; 在细胞核内复制,mRNA的转录及病毒颗粒的组装,但其复制在很大程度上受宿主免疫应答的调控;
腺病毒载体 腺病毒的宿主范围很宽; 腺病毒可将自身的基因组递送到细胞核中,并且高效率地复制,所以腺病毒成为表达和传递治疗基因的主要候选者(基因治疗)。 高效地传递和表达外源基因的能力; 复制缺陷型腺病毒的发展使得其作为载体的优势更加明显; 主要缺点是体内的免疫反应限制了腺病毒载体的实际应用和发展。因此,在应用基因治疗中,非常关键的一点就是控制或抑制针对病毒载体和转基因的免疫反应。
单链DNA病毒 细小病毒科: 1、细小病毒属:主要为感染不同动物的细小病毒。 2、红病毒属 3、依赖病毒属:主要为腺相关病毒(天然缺陷型病毒) 圆环病毒科 猪圆环病毒(porcine circocovirus, PCV)、鸡贫血病毒(chicken anemia virus, CAAV)。
猪圆环病毒(PCV) PCV-1; PCV-2:对猪有致病性,是断奶仔猪多系统衰竭综合症(PWMS)的主要病原, 是目前已知动物病毒中一类最小的病毒;毒粒子呈二十面体对称,直径约17nm。 体外培养特性:适于在具有旺盛增殖能力、并处于有丝分裂过程中的细胞上复制。 在PK-15细胞、猪睾丸传代细胞系及Vero细胞上可以生长,但不引起细胞病变。
猪圆环病毒(PCV) 病毒粒子无囊膜,由衣壳蛋白和基因组组成; 病毒的基因组是一条共价结合形成的闭合环状单链DNA; 有两种基因型PCV-1和PCV-2。前者基因组为1759bp,后者基因组为1767bp,两者都含有两个主要的开放阅读框(ORF1,2)。 病毒复制方式为滚环复制。
细小病毒( parvovirus) 引发的疾病特征: 病毒在外界环境中高度稳定 二十面体立体对称; 具有血凝活性; 自主复制型病毒,基因组为负链单股线性DNA分子。 细胞核内复制; 引发的疾病特征: 猪细小病毒感染猪导致初产母猪的繁殖障碍,新生仔猪的全身性疾病。 犬细小病毒主要引起犬的出血性肠炎。
嗜肝病毒科 病毒粒子大小为42-48nm,20面体对称的核衣壳,有囊膜; 基因组为环状: 基因组是一环状的部分双螺旋结构,长约3.2kb。DNA中的两条链不等长。长链的5‘端与3’端无共价连接,而是与一种蛋白质共价相连。长链的5‘端以250-300对碱基互补结合。 乙肝病毒是目前已知的感染人类最小的双链DNA病毒。
嗜肝病毒科 正嗜肝DNA病毒属: 代表种:乙肝病毒(HBV) 禽嗜肝DNA病毒属: 代表种:鸭乙型肝炎病毒(DHBV)
乙型肝炎病毒(HBV) 是由乙型肝炎病毒(HBV)引起的肝脏性损害,是我国当前最广泛、危害最严重的一种传染病。 易感人群:乙型肝炎较多发生在20—40岁的青壮年 诱因: 1、长期劳累:包括体力、脑力与精神上的过劳。 2、受寒:寒冷使体内各种反应迟缓,抵抗力下降,使入侵的肝炎病毒得到繁殖的机会。 3、营养不良、偏食、吸烟、酗酒,也能使免疫功能下降,酒精对肝细胞可有直接损伤。
生物学特性 完整的HBV颗粒亦称Dane颗粒,颗粒直径为42nm。 乙肝病毒是目前已知的感染人类最小的双链DNA病毒。 由囊膜和核衣壳组成。 具有双层衣壳结构。外壳相当于包膜,由脂质双层和乙肝表面抗原(HBsAg)、多聚人血清白蛋白受体(PHSA-r)和前S抗原(Pre-S)组成。内部有28nm的核心,表面相当于内衣壳,含有乙型肝炎核心抗原(HBcAg)和乙型肝炎e抗原(HBeAg)。内部有HBV的DNA和DNA多聚酶。
HBV 基因组 DNA是由3.2KB的长链 L(-)和短链 S(+)(约为L链的50%至85%长)组成的不完全双链环状DNA,长链载有病毒蛋白质的全部密码,有4个开放读码框架(ORF),分别称为S、C、P和X区。
HBV复制周期
抗原组成 HBV表面抗原(HBsAg) 抗HBs 是机体受HBV感染的标志 226AA,由S基因编码 HBsAg有1个共同抗原决定簇a和2组互相排斥的亚型抗原决定簇d/y和w/r 4种亚型:adr、adw、ayr、 ayw 我国内地和沿海各省汉族主要为adr型,欧美为adw 抗HBs 能与HBV表面结合,使其失去感染性,具有保护作用
HBV核心抗原(HBcAg) 抗HBc 在肝细胞核中才能检出 分子量22KD,由C基因编码,病毒内衣壳蛋白 一般方法在血中检测不到 无中和作用 检出高效价抗HBc,特别是抗HBc IgM表示HBV再肝内处于增殖状态
HBVe抗原(HBeAg) 抗Hbe 由PreC和C基因共同编码,15KD HBcAg在细胞经蛋白酶降解形成 HBV复制及血清有传染性的标志
前S抗原(Pre-S Ag) 前S2蛋白 前S1蛋白 与HBsAg、HBV DNA检出相同,都说明病毒在复制 S + PreS2编码,226 + 55=281AA 前S1蛋白 S + PreS2 + PreS1编码,226 + 55 + 119 = 400AA 与HBsAg、HBV DNA检出相同,都说明病毒在复制
Pre-S2抗原 抗前S1和抗前S2抗体 具有中和HBV作用,有保护作用 和人肝细胞表面都具有PHSA受体,通过PHSAr搭桥,HBV病毒易吸附于肝细胞表面 部分解释为什么HBV具有嗜肝细胞性 抗前S1和抗前S2抗体 具有中和HBV作用,有保护作用
生物学特性 易感动物和细胞培养:只有黑猩猩对HBV易感,体外细胞培养尚未成功 抵抗力:强 对低温、干燥、UV、醚、氯仿、酚等均有抵抗性 高压蒸汽灭菌、0.5%过氧乙酸、5%次氯酸钠、3%漂白粉液、0.2%新洁尔灭均可灭活病毒,但处理时间要稍长
HBV的传播 乙型肝炎的传播途径主要有三种: (1)母婴围产期传播:主要系分娩时接 触母血或羊水和产后密切接触引起。 (2)医源性传播:通过输血、血浆、血制品或使用污染病毒的注射器针头、针灸用针、采血用具而传播。 (3)密切接触传播:通过性接触传播或通过破损的皮肤粘膜造成的密切接触性传播,这主要是通过体液如:唾液、胆汁、尿液、乳汁、汗液、羊水、精液、阴道分泌物等进行传播的。